Рабочая программа по дисциплине «Проектирование и расчёт цифровых систем радиосвязи»

Министерство образования Республики Беларусь

Учреждение образования

«Белорусский государственный университет

информатики и радиоэлектроники»

Утверждаю

Проректор по учебной работе

_______________

«____»_____________2007 г.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

По дисциплине «Проектирование и расчёт цифровых систем радиосвязи»

Для специальностей	«Приборы и методы преобразования изображения и звука» «Системы, сети и устройства телекоммуникаций»
Факультет	Телекоммуникаций, магистратура
Кафедра	Систем телекоммуникаций

Виды занятий	Семестр (специальности , )
Дневное	Заочное
	1	2	1	2
Лекции, час.	12	25	4	8
Практические занятия, час.	6	11	2	2
Самостоятельная работа, час.	18	36	30	62
Реферат, семестр	+	+	+	+
Экзамен, семестр	+	+	+	+
Итого, аудиторных часов	36	72	36	72

Минск 2007

Рабочая программа «Проектирование и расчёт цифровых систем радиосвязи» разработана доцентом кафедры СТК

Рассмотрена и рекомендована к утверждению на заседании кафедры систем телекоммуникаций (протокол № 1 от «4» сентября 2007 г.)

Зав. кафедрой СТК ______________

Одобрена и рекомендована к утверждению методической комиссией факультета телекоммуникаций (протокол № от « » 2007 г.)

Председатель комиссии _________________

1. Цель и задачи дисциплины. Её место в учебном процессе

1.1 Цель преподавания дисциплины

Целью преподавания дисциплины является изучение теоретических положений, технических решений, принципов проектирования и расчёта цифровых систем радиосвязи и телевизионного вещания, использующих наземные и спутниковые каналы передачи.

1.2 Задачи изучения дисциплины

Основными задачами изучения дисциплины являются:

¾ усвоение магистрантами базовых положений в области цифровых технологий радиосвязи и вещания при использовании наземных и спутниковых радиолиний;

¾ приобретение знаний по методам построения и цифровой обработки сигналов в зависимости от требований к параметрам передачи и достоверности приёма;

¾ приобретение умений в проектировании и расчёте цифровых систем радиосвязи, передачи данных и телевизионного вещания;

¾ приобретение навыков использования теоретических положений, математических моделей, международных стандартов и рекомендаций для решения практических задач в области цифровых технологий телерадиоинформационных систем.

1.3 Перечень дисциплин с указанием разделов, усвоение которых необходимо для изучения дисциплины «Проектирование и расчёт цифровых систем радиосвязи»

¾ основы построения сетей связи – весь курс;

¾ цифровая обработка сигналов – весь курс;

¾ наземные и космические системы радиосвязи и сети телевизионного вещания – весь курс;

¾ теория кодирования – весь курс;

¾ телевидение – весь курс.

2. Содержание дисциплины

2.1 Название разделов лекционных занятий, объём в часах.

№ п/п	Содержание разделов	Лекция, час.
1	Теоретические основы формирования и передачи цифровых сигналов по радиоканалам	12
2	Принципы построения и методы расчёта цифровых систем радиорелейной связи и широкополосных систем передачи данных	8
3	Построение, проектирование и расчёт систем наземного цифрового телевизионного вещания (НЦТВ)	8
4	Построение, проектирование и расчёт спутниковых систем цифрового вещания и радиосвязи	9
Итого:	37

2.2 Содержание лекционных занятий

Раздел 1. Теоретические основы формирования и передачи цифровых сигналов по радиоканалам – 12 час

Тема 1.1 Классификация систем цифровой радиосвязи по основным признакам. Обобщённые структурные схемы цифровых систем радиосвязи и вещания. Базовые показатели цифровых систем радиосвязи и телевизионного вещания. – 2 часа.

Тема 1.2 Атмосферная рефракция, многолучёвость, рассеяние и другие явления на радиолиниях, их влияние на параметры канала передачи. Способы повышения помехоустойчивой работы систем. Прогнозирование потерь мощности сигналов на радиотрассах. – 2часа.

Тема 1.3 Цифровое сжатие видео и звуковых сигналов в формате MPEG-2. Внутрикадровое и межкадровое кодирование сигналов изображения. Структура цифрового кодера передающего тракта системы телевизионного вещания. – 2часа.

Тема 1.4 Полосносберегающие методы модуляции в цифровых системах передачи и общие принципы построения многопозиционных квадратурных модуляторов. Определение помехоустойчивости и уровня сигнала на входе радиоприёмных устройств цифровых систем с многопозиционной модуляцией. – 2часа.

Тема 1.5 Методы цифровой обработки сигналов для повышения достоверности их приёма. Энергетический выигрыш от кодирования в системах DVB с каскадным кодированием и многопозиционной модуляцией. – 2часа.

Тема 1.6 Многочастотный режим передачи радиосигналов с ортогональным мультиплексированием (OFDM). Обоснование требований к параметрам радиосистем с OFDM. Концепция построения и анализ работы передающего тракта с COFDM режимом передачи. – 2часа.

Раздел 2. Принципы построения и методы расчёта цифровых систем радиорелейной связи и широкополосных систем передачи данных – 8 часов

Тема 2.1 Назначение и схемы организации цифровых радиорелейных линий. Концепция построения и анализ работы оконечной станции цифровой радиорелейной связи. – 2 часа.

Тема 2.2 Методы повышения устойчивой работы цифровых радиорелейных систем. Нормы на качественные показатели цифровых РРЛ. Планирование и проектирование ЦРРЛ. – 2 часа.

Тема 2.3 Основы построения цифровых беспроводных систем передачи данных для городских широкополосных сетей (формат IFEE 802Проектирование беспроводных сетей передачи данных. – 2 часа.

Тема 2.4 Структурная схема и принципы работы цифровой микроволновой телеинформационной системы (MMDS). Расчёт параметров зоны обслуживания. – 2 часа.

Раздел 3. Построение, проектирование и расчёт систем наземного цифрового телевизионного вещания (НЦТВ). – 8 часов

Тема 3.1 Обобщенная структурная схема системы НЦТВ стандарта DVB-T и анализ её работы. Особенности устройств кодирования и COFDM модуляции. – 2 часа.

Тема 3.2 Формирование транспортного потока в формате MPEG-2/DVB. Передача сервисной информации и пилот-сигналов для правильной работы приёмных устройств. – 2 часа.

Тема 3.3 Обоснование основных параметров и режимов передачи в системе НЦТВ. Оптимизация показателей и топологии построения системы НЦТВ по критериям требуемого качества. – 2 часа.

Тема 3.4 Математические модели и методы расчёта зон радиопокрытия цифровым вещанием при стационарном, мобильном и персональном приёме ТВ-программ. – 2 часа.

Раздел 4. Построение, проектирование и расчёт спутниковых систем цифрового вещания и радиосвязи – 9 часов

Тема 4.1 Принципы организации спутниковой связи и телевизионного вещания с использованием геостационарных ИСЗ. Структурные схемы сетей связи и вещания. Расчёт параметров наведения антенн земных станций на ИСЗ – 2 часа.

Тема 4.2 Структурная схема передающего центра спутникового вещания. Принципы формирования и передачи цифровых сигналов телевидения, радиовещания и данных мультимедиа – 2 часа.

Тема 4.3 Структурная схема цифрового приёмника спутникового вещания, анализ его работы и построение отдельных устройств. Расчёт системных показателей приёмной установки спутникового цифрового вещания – 2 часа.

Тема 4.4 Спутниковая передача данных Интернет с использованием наземного и спутникового запросного каналов. Структурные схемы центральной станции управления сетью и абонентского терминала. Расчёт параметров спутниковой радиолинии при организации передачи данных в формате DVB-RCS – 3 часа.

2.3 Содержание практических занятий

Тема 1. Компрессирование сигналов в формате MPEG-2. Процедура дискретно-косинусного преобразования видеоблоков изображения и оценка неточности их восстановления при квантовании – 2 часа.

Тема 2. Условный доступ в системах цифрового вещания. Процедура формирования сообщений управления и разрешения доступа к закрытым программам. Выделение из транспортного потока закрытых программ – 2 часа.

Тема 3. Построение и принципы функционирования устройств передающего тракта систем НЦТВ стандарта DVB-T. Формирование радиосигнала в системе с ортогональным мультиплексированием частотно-разнесенных несущих (режим COFDM) – 2 часа.

Тема 4. Расчёт минимально допустимой напряжённости поля в точке приёма для определения границ зоны обслуживания при организации НЦТВ. Оптимизация параметров передачи в соответствии с требуемым режимом функционирования системы НЦТВ – 2 часа.

Тема 5. Расчёт зоны радиопокрытия для мобильного и портативного телевизионного приёма. Система многопрограммного мобильного ТВ-вещания на персональные приёмники стандарта DVB-H – 2 часа.

Тема 6. Интегрированный приёмный модуль цифрового спутникового вещания в формате DVB-S. Обоснование требований к техническим параметрам устройств модуля – 2 часа.

Тема 7. Особенности стандарта цифрового спутникового вещания DVB-S2. Основы сжатия видеосигналов в формате MPEG-4. Вещание ТВ-программ в формате HDTV – 2 часа.

Тема 8. Расчёт параметров спутниковой сети интерактивного доступа к информационным ресурсам – 2 часа.

2.4 Темы рефератов

1. Концепция построения и анализ работы системы цифрового наземного вещания стандарта DVB-T.

2. Концепция построения и анализ работы системы мобильного персонального ТВ-вещания стандарта DVB-H.

3. Передающий центр цифрового вещания по наземным и спутниковым каналам связи.

4. Концепция построения и анализ работы беспроводной системы передачи данных в стандарте IEEE 802.16-2004.

5. Концепция построения и анализ работы цифровой микроволновой телеинформационной распределительной сети.

6. Концепция построения и анализ работы интерактивной спутниковой системы доступа к информационным ресурсам.

7. Концепция построения и анализ работы цифрового кодера сжатия видео - и аудиоданных.

8. Оценка эффективности компрессирования видеоданных при использовании различных методов преобразования.

9. Принципы цифрового сжатия сигналов в форматах MPEG-4 и H-264.

10. Математические модели и методы расчёта сети цифрового наземного ТВ-вещания.

11. Математические модели и методы расчёта цифровой радиорелейной линии связи.

3. Учебно-методическая литература по дисциплине

3.1 Основная литература:

1. , Кисель и расчёт систем цифрового спутникового вещания: Учебно-методическое пособие. – Мн.: БГУИР, 2006. – 135 с.

2. , , Шинаков цифровой радиосвязи: базовые методы и характеристики: Учебное пособие. – М.: Эко-Трендз, 2005. – 392 с.

3. , и др. Управление радиочастотным спектром и электромагнитная совместимость радиосистем: Учебное пособие/ Под ред. проф. . –М.: Эко-Трендз, 2006.–376 с.

4. , , Красносельский телевизионное вещание. Основы, методы, системы. – М.: НИИР, 2001. – 568 с.

5. Тепляков построения телекоммуникационных систем и сетей: Учебное пособие.– М.: Радио и связь, 2004. – 361 с.

6. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение, –2-е издание, испр./ Пер. с англ. – М.: Изд. дом «Вильямс», 2003.– 305 с.

7. Рихтер радиовещание. – М.: Горячая линия –Телеком, 2004.– 352 с.

8. Локшин вещание: от студии к телезрителю. –М.: Компания Сайрус Системс, 2001.– 446 с.

9. Видеокодирование. H-264 и MPEG-4 – стандарты нового поколения. –М.: Техносфера, 2005.–368 с.

10. Сжатие данных, изображения и звука. – М.: Техносфера, 2004.– 365 с.

11. , Лагутенко и системы радиодоступа. – М.: Эко-Трендз, 2005.– 384 с.

12. , Федунин телевидение. – М.: Радио и связь, 2000.– 344 с.

13. , Труфанов вещательное телевидение. Стандарты и системы. Справочник: – М.: Горячая линия – Телеком, 2004.– 308 с.

14. и др. Цифровое преобразование изображений: Учебное пособие для вузов/ Под ред. проф. Р. Е Быкова. – М.: Горячая линия –Телеком, 2003.– 228 с.

15. Морелос- Искусство помехоустойчивого кодирования. Методы, алгоритмы, применение. –М.: Техносфера, 2005.– 320 с.

16. Цифровая обработка изображений. – М.: Техносфера, 2005.– 1072 с.

3.2 Дополнительная литература:

1. Цифровая обработка телевизионных и компьютерных изображений. Под ред. , –М.: МЦНТИ, 1997. –212 с.

2. , Лукъянцев обработка и передача речи. Под ред. . –М.: Радио и связь, 2000, –456 с.

3. , Ермилов цифрового ТВ через спутники. – М.: ЦНТИ «Информсвязь», 2000, –64 с.

4. Прокис Дж. Цифровая связь. Пер. с англ./Под ред. . –М.: Радио и связь, 2000

5. , , Мелешко цифрового радиовещания: Учебное пособие в 2-х частях. Ч.1 Цифровое наземное радиовещание стандарта DAB. –Мн.: БГУИР, 2001, –86 с.

6. Спутниковая связь и вещание. Справочник, 3-е издание, перераб. и доп. под ред. . –М.: Радио и связь, 1997, –528 с.

7. Беспроводная цифровая связь. Методы модуляции и расширения спектра. Пер. с англ./ под ред. ёва. – М.: Радио и связь, 2000.– 520 с.

8. Невдяев связь 3-го поколения. Серия изданий Связь и бизнес. –М.: МЦНТИ, коммуникации, 2000. –208 с.

9. , Смирнов спутниковая связь. –М.: Эко-Трендз, 1998. –272 с.

10. Григорьев деятельности в области радиосвязи. –М.: Эко-Трендз, 2001. –268 с.

11. Соловьёв навигация и ее приложения. –М.: Эко-Трендз, 2003. –326 с.

12. ЭМС наземных и космических радиослужб. –М.: Радио и связь, 1990

13. Ермилов регулирование применения земных станций спутниковой связи типа VSAT. –М.: Радио и связь, 1999. –322 с.

14. Информационные технологии в радиотехнических системах. Учебное пособие, под ред. . –М.: Изд. МГТУ им. , 2003. – 672 с.

15. Иванова сети связи. –М.: Эко-Трендз, 2001.–282 с.

16. Компьютерные системы передачи данных. 6-е издание, пер. с англ. –М.: Изд. дом Вильямс, 2002, –928 с.

17. Мобильные коммуникации. Пер. с англ. –М.: Изд. дом Вильямс, 2002. –384 с.

18. Беспроводные линии связи и сети. Пер. с англ. –М.: Изд. дом Вильямс, 2003. –640 с.

19. В., Овечкин кодирование. Методы и алгоритмы. Справочник под ред. –М., Горячая линия –Телеком, 2004. – 196 с.

20. , Шинаков связи с подвижными объектами. –М.: Радио и связь, 2002. –267 с.

21. , , Шевцов определения местонахождения в GSM и UMTS/ Учебное пособие. –М.: Эко-Трендз, 2005. –144 с.

22. , Н., Фирстова подвижной связи. –М.: Эко-Трендз, 2001.– 299 с.

23. Системы мобильной связи. Учебное пособие для вузов/ и др.; под ред. . – М., Горячая линия –Телеком, 2003. –272 с.

24. , , Файзуллин связь стандарта GSM. Современное состояние, переход к сетям третьего поколения. –М.: Эко-Трендз, 2004. – 264 с.

3.3 Стандарты:

25. ISO/IEC 13818 Information Technology-Generic coding of moving pictures and associated audio information, 1996

26. EN 300 42/N.1.1.2 DVB framing structure, channel coding and modulation for 11/12 GHz satellite services, 1997

27. EN Framing structure, channel coding and modulation for digital terrestrial television (DVB-T)

28. EN v1.Microware Multipoint Distribution Systems (MMDS) bellow 10 GHz

29. EN v1.Framing structure, channel coding and modulation for Digital Satellite News Gathering (DSNG) and other contribution applications by satellite

30. EN v1.Interaction channels for Satellite Distribution systems

31. EN Transmission System for Handheld Terminals (DVB-H)

32. EN v1.Second generation framing structure, channel coding and modulation systems for Broadcasting, Interactive Services, News Gathering and other broadband satellite application

33. IEEE std. IEEE 802.16 – 2004 (Revision of IEEE std. IEEE 802.16 – 2001). IEEE Standard for local and metropolitan area networks.